CN104236594A - 一种安全触边状态检测电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种安全触边状态检测电路，包括电压跟随器、第一比较器、第二比较器、匹配电阻、第一分压限流电阻、第一限流电阻、第二限流电阻、第一分压电阻、第二分压电阻和第三分压电阻；电压跟随器的正相输入端用于连接安全触边传感器的输出正端，第一比较器的正相输入端通过第三分压电阻连接至安全触边传感器的输出负端，第一比较器的反相输入端通过第一限流电阻连接至电压跟随器的输出端，第二比较器的正相输入端通过第二限流电阻连接至电压跟随器的反相输入端和电压跟随器的输出端。本发明使用安全触边传感器不再需要配专用控制器，降低设备成本；可以判断安全触边传感器是否受到挤压，还可以判断安全触边传感器自身断线故障；主控制器直接接收安全触边传感器的状态信号，降低信号传输延时，可实时检测是否存在安全事件。

Description

一种安全触边状态检测电路

技术领域

本发明属于安全触边检测技术领域，更具体地，涉及一种安全触边状态检测电路。

背景技术

安全触边传感器一般安装在机器设备边沿，当受到人体或其他物体挤压时会输出一个状态信号，实现安全保护。应用领域：移动门，移动小车的边缘，包装机械，冲压机械，压力机械，汽车制造领域，钢铁冶金行业，装配机械等。

由于事关人身安全，因此控制器对传感器信号检测的准确性、快速性、可靠性显得尤为重要。

安全触边传感器状态信号一般为两根导线引出，目前的检测方案均使用厂家提供的专用控制器，当安全触边传感器受到挤压时，状态触点闭合，专用控制器收到传感器状态该信号后，经过计算或者硬件逻辑处理，输出一个无源开关触点闭合信号；当安全触边传感器未受到挤压时，触点状态断开，但触点间存在一个固定电阻值，一般为10kΩ，专用控制器收到传感器状态该信号后，经过计算或者硬件逻辑处理，输出为一个无源开关触点断开信号。

现有技术存在如下缺陷：一方面，使用安全触边传感器必须再配一个对应的专用控制器，增加设备成本；另一方面，由于输出仅为一个开关状态信号，只能判断安全触边传感器是否受到挤压，无法判断安全触边传感器自身故障，如断线；第三，主控制器收到的信号是专用控制器提供的触点信号，首先增加信号传输延时；其次，当专用控制器故障时，主控制器将无法准确接收安全触边传感器的状态信号，增加了安全隐患。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种安全触边状态检测电路，旨在解决安全触边检测的快速性、经济性、安全性的问题。

本发明提供了一种安全触边状态检测电路，包括电压跟随器U1A、第一比较器U2C、第二比较器U2D、匹配电阻R1、第一分压限流电阻R2、第一限流电阻R3、第二限流电阻R4、第一分压电阻R5、第二分压电阻R6和第三分压电阻R7；所述电压跟随器U1A的正相输入端用于连接安全触边传感器的输出正端，所述第一比较器U2C的正相输入端通过所述第三分压电阻R7连接至所述安全触边传感器的输出负端，所述安全触边传感器的输出负端接地；所述第一比较器U2C的反相输入端通过所述第一限流电阻R3连接至所述电压跟随器U1A的输出端，所述第二比较器U2D的正相输入端通过所述第二限流电阻R4连接至所述电压跟随器U1A的反相输入端和所述电压跟随器U1A的输出端；所述匹配电阻R1的一端连接在所述电压跟随器U1A的正相输入端与所述安全触边传感器的输出正端的连接端，所述电阻R1的另一端接地；所述第一分压限流电阻R2的一端连接至电源VCC，所述第一分压限流电阻R2的另一端连接在所述电压跟随器U1A的正相输入端与所述安全触边传感器的输出正端的连接端；所述第二分压电阻R6连接在所述第一比较器U2C的正相输入端与所述第二比较器U2D的反相输入端之间；所述第一分压电阻R5的一端连接至所述第二比较器U2D的反相输入端，所述第一分压电阻R5的另一端连接至所述电源VCC。

其中，工作时，当所述第一比较器U2C的正相输入端电压V3大于所述电压跟随器U1A的输出端电压V1时，所述第一比较器U2C的输出端电压Vout1为高电平；当所述第一比较器U2C的正相输入端电压V3小于所述电压跟随器U1A的输出端电压V1时，所述第一比较器U2C的输出端电压Vout1为低电平；当所述电压跟随器U1A的输出端电压V1大于所述第二比较器U2D的反相输入端电压V2时，所述第二比较器U2D的输出端电压Vout2为高电平；当所述电压跟随器U1A的输出端电压V1小于所述第二比较器U2D的反相输入端电压V2时，所述第二比较器U2D的输出端电压Vout2为低电平。

其中，当所述第一比较器U2C的输出端电压Vout1为高电平且所述第二比较器U2D的输出端电压Vout2为低电平时，所述全触边传感器存在挤压；当所述第一比较器U2C的输出端电压Vout1为低电平且所述第二比较器U2D的输出端电压Vout2为低电平时，所述全触边传感器未受到挤压；当所述第一比较器U2C的输出端电压Vout1为低电平且所述第二比较器U2D的输出端电压Vout2为高电平时，所述安全触边传感器自身断线。

本发明实施例提供的安全触边检测电路具有如下优点：(1)使用安全触边传感器不再需要配专用控制器，降低设备成本；(2)除可以判断安全触边传感器是否受到挤压，还可以判断安全触边传感器自身断线故障；(3)主控制器直接接收安全触边传感器的状态信号，降低信号传输延时，可实时检测是否存在安全事件。

附图说明

图1安全触边传感器状态检测电路。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明为减少安全触边传感器信号传输延时，降低信号传输环节，考虑将传感器信号直接送往主控制器；同时采用适当的电路，检测安全触边传感器是否存在断线故障。

本发明实施例提供的安全触边传感器的特性：存在挤压时，输出一个闭合触点信号(两根线之间为0Ω电阻)，当未受到挤压时，输出一个固定电阻值信号(两根线之间为10kΩ电阻)，当安全触边传感器自身断线(或者内部断路)时，输出断路(两根线之间为一个无穷大的电阻)。

本发明实施例提供了一种适用于安全触边传感器简单实用的检测电路，直接将安全触边传感器状态信号送往主控制器，并可以检测安全触边传感器是否存在如断线故障。

主控制器内部安全触边传感器状态检测电路如图所示，***电压为直流24V，IN1-、IN1+为安全触边传感器状态的两根输出线连接位置，R1为安全触边传感器匹配电阻，R2为分压限流电阻。集成运算放大器U1A作为电压跟随器，使V1电压与Vin电压相等。R3、R4为限流电阻，R5、R6、R7为分压电阻，使V2电压为10.4V，V3电压为4.06V。U2C为运算放大器，当V3-V1>0时，Vout1输出电压为高电平24V，当V3-V1<0时，Vout1输出电压为低电平0V。U2D为运算放大器，当V1-V2>0时，Vout2输出电压为高电平24V，当V1-V2<0时，Vout2输出电压为低电平0V。Vout1、Vout2经过电平转换后可以连接控制器内部主控芯片。

当存在挤压时，安全触边传感器输出一个闭合触点信号(两根线之间为0Ω电阻)，则V1＝Vin为0V，V3>V1且V1<V2，Vout1为高电平24V，Vout2输出为低电平0V，如果用“1”表示高电平，用“0”表示低电平，则此时的状态信号为“10”；当未受到挤压时，输出一个固定电阻值信号(两根线之间为10kΩ电阻)，则V1＝Vin为8V，V3<V1且V1<V2，Vout1为低电平0V，Vout2输出为低电平0V，如果用“1”表示高电平，用“0”表示低电平，则此时的状态信号为“00”；当安全触边传感器自身断线(或者内部断路)时，输出断路(两根线之间为一个无穷大的电阻)，则V1＝Vin为12V，V3<V1且V1>V2，Vout1为低电平0V，Vout2输出为高电平24V，如果用“1”表示高电平，用“0”表示低电平，则此时的状态信号为“01”；

信号经过7个电阻、1个运算放大器电路、2个比较器电路的处理，输出两位状态量的组合表示了安全触边传感器的三种状态，如下表所示。

图中标示U1A运算放大器，并不限定于使用TL084，只要是运算放大器即可；图中标示U2C、U2D比较器，并不限定于使用LM324N，只要是比较器即可；图中标示的24V电源，也可以用48V、12V、5V等电源代替；在满足输入电阻值不同时，能产生不同的输出状态量要求，电阻值可以任意选择。

本发明采用该电路结构，除可以判断安全触边传感器是否受到挤压(是否存在安全事件)，还可以判断安全触边传感器自身断线故障；采用该电路结构，硬件仅需增加7个电阻、1个运算放大器电路、2个比较器电路，不再需要配置专用控制器，主控制器直接接收安全触边传感器的状态信号，降低信号传输延时，提高设备可靠性，降低了成本。

对于安全触边传感器，其主要存在2种状态(受挤压和不受挤压)，加上断线(断路)状态，共有3种状态(不同电阻值)，本电路结构将3种电阻值状态使用2位状态量的组合进行表示，便于主控芯片的数字化运算及处理。

本电路结构提供了一种方法，对于有多个状态的传感器，通过设计信号处理电路，将其变为多个数字量状态的组合，每一种组合对应传感器的确定状态，控制器即可方便的判断出传感器的状态，做出相应处理。例如，当传感器有7种状态时，考虑到2^3＝8，通过相应的处理电路，将这7种状态用3位状态量进行表示，如下表所示。

事件	传感器状态	处理电路输出状态	备注
				事件1	状态1	000
事件2	状态2	001
				事件3	状态3	010
事件4	状态4	011
				事件5	状态5	100
事件6	状态6	101
				事件7	状态7	110
/	/	111	备用

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种安全触边状态检测电路，其特征在于，包括电压跟随器U1A、第一比较器U2C、第二比较器U2D、匹配电阻R1、第一分压限流电阻R2、第一限流电阻R3、第二限流电阻R4、第一分压电阻R5、第二分压电阻R6和第三分压电阻R7；

所述电压跟随器U1A的正相输入端用于连接安全触边传感器的输出正端，所述第一比较器U2C的正相输入端通过所述第三分压电阻R7连接至所述安全触边传感器的输出负端，所述安全触边传感器的输出负端接地；所述第一比较器U2C的反相输入端通过所述第一限流电阻R3连接至所述电压跟随器U1A的输出端，所述第二比较器U2D的正相输入端通过所述第二限流电阻R4连接至所述电压跟随器U1A的反相输入端和所述电压跟随器U1A的输出端；

所述匹配电阻R1的一端连接在所述电压跟随器U1A的正相输入端与所述安全触边传感器的输出正端的连接端，所述电阻R1的另一端接地；

所述第一分压限流电阻R2的一端连接至电源VCC，所述第一分压限流电阻R2的另一端连接在所述电压跟随器U1A的正相输入端与所述安全触边传感器的输出正端的连接端；

所述第二分压电阻R6连接在所述第一比较器U2C的正相输入端与所述第二比较器U2D的反相输入端之间；

所述第一分压电阻R5的一端连接至所述第二比较器U2D的反相输入端，所述第一分压电阻R5的另一端连接至所述电源VCC。

2.如权利要求1所述的安全触边状态检测电路，其特征在于，工作时，当所述第一比较器U2C的正相输入端电压V3大于所述电压跟随器U1A的输出端电压V1时，所述第一比较器U2C的输出端电压Vout1为高电平；

当所述第一比较器U2C的正相输入端电压V3小于所述电压跟随器U1A的输出端电压V1时，所述第一比较器U2C的输出端电压Vout1为低电平；

当所述电压跟随器U1A的输出端电压V1大于所述第二比较器U2D的反相输入端电压V2时，所述第二比较器U2D的输出端电压Vout2为高电平；

当所述电压跟随器U1A的输出端电压V1小于所述第二比较器U2D的反相输入端电压V2时，所述第二比较器U2D的输出端电压Vout2为低电平。

3.如权利要求2所述的安全触边状态检测电路，其特征在于，当所述第一比较器U2C的输出端电压Vout1为高电平且所述第二比较器U2D的输出端电压Vout2为低电平时，所述全触边传感器存在挤压；

当所述第一比较器U2C的输出端电压Vout1为低电平且所述第二比较器U2D的输出端电压Vout2为低电平时，所述全触边传感器未受到挤压；

当所述第一比较器U2C的输出端电压Vout1为低电平且所述第二比较器U2D的输出端电压Vout2为高电平时，所述安全触边传感器自身断线。